READING导读
9月13日，美国环状RNA技术公司Laronde获得4.4亿美元B轮融资，成功跃居2021年全球RNA疗法投资领域第2名。“Laronde”在法语中的意思是“圆形”，而这家公司的核心技术也正是基于这个“圆形”展开。这个圆指代的便是环状RNA，也是Laronde改写未来药物模式的技术密码所在。本期小2说和您一起走近神秘的环状RNA，去探究火热的RNA如何开发新产业。
核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）一样能够承载生命信息，相比于像书本一样稳定的DNA，RNA在生命中更像是便利贴：它轻便、高效但又不太稳定，而且容易被降解。RNA能够传递遗传信息，参与蛋白合成，催化生化反应，调节控制基因表达。一般情况下，DNA只存在于细胞核内，就像是大门不出二门不迈的闺中小姐，而RNA就像是小姐的贴身丫鬟，能够带着DNA的购物清单四处奔波采买。
通常情况下DNA的购物欲望极强，并且前往商店的路途有些遥远，这就需要多种RNA共同努力，其中信使RNA(mRNA）就是负责传递信息的，它们将信息传递给商店店员核糖体，核糖体一看DNA要的是一款“高定”产品，于是按照DNA购物清单上的要求选取由tRNA 包装的丝绸（氨基酸）裁剪出衣服（肽链）。核糖体则按照DNA的要求选取合适由tRNA盛装的氨基酸做出肽链，这个过程被称为翻译。如果需要再精美一点，衣服就会被送往内质网添加小装饰。
在这一系列的过程中，最为重要的便是mRNA手中的购物清单，也正是基于这一点目前RNA疗法多作用于mRNA，通过沉默或激活靶基因的表达实现治疗的目的。然而mRNA携带的购物清单实在是太长了，它们在遇到核酸外切酶时会将部分清单剪切下了， mRNA不稳定的特性使得它发挥作用的时间很短。
那么是否有一种稳定的RNA准确遗传生命信息呢？随着研究的深入，越来越多的RNA被发现，包括miRNA、snRNA、siRNA、lncRNA等，但它们无一例外都是线性RNA，无法轻易逃过被剪切的命运。如今，人们发现了一种环状RNA（circRNA），与一般带着长购物清单的mRNA不同。它会将购物单攥在手中揉成团状，避免核酸外切酶的剪切。这种 RNA 相当于线性 RNA 分子中的3’和 5’端被连接形成了闭合环状结构。
早在1976 年，人类便发现了环状RNA分子的存在，当时科学家认为环状 RNA只不过是 mRNA 剪切过程中的副产物，没有特定的功能。直到2013年两篇Nature文章的出世，文章指出环状RNA是一类具有调节作用的动物RNA分子，这彻底颠覆了我们对RNA的传统认知，同时也迅速引爆了整个生物医学界！
与线性mRNA相比，环状RNA技术相当于mRNA2.0版，在生产、递送和治疗效果方面更具有优势。环状RNA与线状RNA的一个重要区别是其稳定性。环状RNA的结构让它们能够避免被先天免疫系统和核酸外切酶识别，与线状mRNA相比，具有更高的稳定性。另外，环状RNA由于不需要添加5’的帽子（cap）和3’端的多聚腺苷酸尾（poly-A tail），在生产过程上可能并不比合成线性mRNA更为复杂。据药明康德报道，环状RNA还具有以下潜在优势：环状RNA与线状RNA相比，折叠产生的构象更为“小巧”，使用同样的脂质纳米颗粒可以装载更多的环状RNA，提高RNA疗法的递送效率。此外，环状RNA（circRNA）与miRNA和lncRNA的功能较为相似，可以广泛参与到细胞反应中，在医药领域的研究价值高。在非编码调控RNA门派中，大师兄miRNA与小师弟lncRNA都爱上了小师妹mRNA。于是他们展开竞争追求mRNA， miRNA可以通过应答元件（MRE）与mRNA结合，这会抑制mRNA的翻译功能，而lncRNA也通过MRE与mRNA结合，与miRNA截然相反的是，这会调高mRNA的翻译功能。circRNA则更看好lncRNA，帮助减少lncRNA的竞争者miRNA。circRNA也含有大量的miRNA结合位点，具有miRNA海绵作用，进而间接调控miRNA下游靶基因的表达。例如第一个被揭示具有调控功能的环状RNA是ciRS7，它作为miR7的海绵，含有miR7的470个保守结合位点。ciRS7在人体的许多组织中稳定表达，通过抑制miR7活性来增加miR7靶基因的表达水平。而miR7直接靶向几种致癌基因，涉及许多不同的人类癌症。总的来看，环状RNA长效稳定可重复给药，并且可翻译更大蛋白质，更具产业化潜力。中科院计算生物学重点实验室 RNA 系统生物学课题组组长、博士生导师王泽峰如此评价环状RNA：“mRNA 当年夸下的海口，环状 RNA 或许都能实现。只要 mRNA 可以干的事情，环状 RNA 都可以干，但是环状RNA 又能干一些 mRNA 干不了的事情。”
根据新思界产业研究中心发布的《2021年环状RNA（circRNA）行业发展现状及投资策略建议报告》显示，circRNAs参与到所有的细胞功能中，可以与miRNA作用，因此也可以作用于circRNA相关疾病，可用于治疗帕金森症、阿尔茨海默病、脑部发育疾病、感染疾病、动脉粥样硬化血管疾病、癌症、神经紊乱等疾病。且circRNAs在直肠癌和胰腺管恶性肿瘤中异常表达，因此可作为该类型疾病的诊断方式。circRNA参与到几乎所有细胞功能中，在各项疾病诊断和治疗中起到重要作用，行业发展前景较好。图片来源：医药魔方
如今，瞄准环状RNA这一赛道的公司已成崛起之势。2021年以来，环状RNA领域已获超5亿美元融资，在2021年上半年共有3笔投融资，获得融资的公司有Orna Therapeutics、Laronde和环码生物。Laronde更是立下在今后10年里推出100款新一代RNA疗法的豪言壮语。
当然，环状RNA疗法的开发目前还处在萌芽期，仍有多方面的挑战需要克服。环码生物联合创始人杨赟博士曾表示，当下环状RNA产业化最主要的三大难题：一是环状RNA的设计优化；二是环状RNA的CMC工艺开发；三是新递送技术的发展。
首先，环状RNA的翻译不同于mRNA，因为环状RNA的翻译依赖于特定的序列元件。目前国内外对环状RNA翻译机理的研究还非常缺乏，虽然很多机构对环状RNA翻译机理进行了多年研究，但其中许多机制依然存在未解之谜。进一步解析这些机理将有助于更好地设计环状RNA并使其发挥出更好地疗效。其次，虽然有几种不同的方式可以制备环状RNA，但现阶段国内外都没有成熟的工艺和设施用以大规模环状RNA的生产，这限制了环状RNA的药物研发。最后，现有的递送技术并不能满足环状RNA药物开发的需求，主流的LNP技术虽然已经证明安全有效，但环状RNA药物的应用范围仍被限制。环状RNA药物开发依赖于新递送技术的建立。在产业转化上，精准快速的环状 RNA 制备仍然是技术难题。吉赛生物的 CEO 刘明也表示：“环状 RNA 制备的主流技术主要是体外转录后自剪切形成环状 RNA。此方法制备的环化 RNA 也会参入无关序列，影响环状 RNA 天然结构和独特功能；另外使用连接酶进行 RNA 的环化连接，会产生相当多的聚合副产物，实际合成以及后续的产物纯化回收过程较复杂，导致制备效率低，不利于产业化。另外，规模化量产也是产业化的难题之一。”如今基于RNA技术的疗法如雨后春笋一样涌现。相比于传统线性RNA药物，环状RNA疗法在给药后维持的时间更长，具有更好的特异性与稳定性，更重要的是环状RNA作为一种全新的创新药，标志着一场新的制药革命的来临。我们可以预见在不久的将来，RNA疗法就会从一个陌生的名词变成一种常见的治疗方案。参考资料：
【1】半年「吸金」超6亿美元，火热的环状RNA如何激活新产业？基因治疗和新药开发将是其最具价值的方向【2】陈玲玲：人类为什么拥有如此少的蛋白质编码基因？【3】circRNA：环状RNA的前世今生、最新进展，及研究思路【4】环状RNA(circRNA)行业发展前景好 目前市场尚未有相关产品【5】亮相仅3个月再获4.4亿美元助力，这家新锐志在10年内推出100款RNA疗法